تشرح هذه المقالة ما يعنيه أن يكون الجسم في حالة توازن غير مستقر. ستجد أيضًا أمثلة على التوازن غير المستقر وخصائص التوازن غير المستقر.
ما هو التوازن غير المستقر؟
التوازن غير المستقر هو الحالة التي يجد فيها الجسم نفسه إذا لم يعود إلى موضعه الأصلي عند تحريكه. وبعبارة أخرى، إذا تحرك الجسم، فإنه لا يعود إلى حيث كان بل يتحرك بعيدا، فإن الجسم المذكور في حالة توازن غير مستقر.
عندما يكون الجسم أو الجسم في هذه الحالة، فإنه لا يمكنه العودة إلى موضع توازنه الأولي بشكل طبيعي بسبب قوة الوزن، أي بسبب قوة الجاذبية التي تمارسها الأرض عليه.
ومن المستحسن ألا تكون الأجسام في حالة توازن غير مستقر، لأن الحركة البسيطة قد تؤدي إلى تغير البنية بأكملها. ولهذا السبب تحاول الهندسة المعمارية والهندسة دائمًا إيجاد توازنات مستقرة. أدناه سنرى الاختلافات بين أنواع الأرصدة.
أمثلة على التوازن غير المستقر
وبالنظر إلى تعريف التوازن غير المستقر، فيما يلي مثالان على هذا النوع من التوازن. بهذه الطريقة يمكنك فهم معنى التوازن غير المستقر بشكل أفضل.
على سبيل المثال، عندما نحمل قلم رصاص في يدنا بحيث يبقى مستقيماً، فإن قلم الرصاص يكون في حالة توازن غير مستقر لأننا إذا تركناه سيسقط على الفور ولن يعود إلى موضعه الأصلي.
مثال آخر على التوازن غير المستقر هو بيت من ورق. عندما نتمكن من تجميع القلعة بالبطاقات، يكون النظام في حالة توازن، ومع ذلك، إذا تسببنا في حركة طفيفة على البطاقة، فسوف تنهار القلعة ولن تعود إلى حالتها الأصلية.
يوضح هذا المثال الأخير أهمية التوازن المستقر في تصميم الهياكل. لا يمكن لحركة بسيطة أن تتسبب في انهيار المبنى، ولكن يجب أن يعود المبنى إلى موقعه الأصلي لضمان السلامة.
أنواع المقاييس
في الفيزياء، هناك ثلاثة أنواع مختلفة من التوازن: التوازن المستقر، والتوازن غير المستقر، والتوازن غير المكترث.
- التوازن المستقر : يكون الجسم في حالة توازن مستقر إذا عاد إلى موضعه الأولي بعد إبعاده.
- توازن غير مستقر : يكون الجسم في حالة توازن غير مستقر إذا لم يجد أي موضع توازن بعد تحريكه.
- توازن غير مبال (أو توازن محايد): يكون الجسم في حالة توازن غير مبالٍ إذا وجد موضع توازن جديدًا مختلفًا عندما يترك موضع توازنه.
نقطة توازن غير مستقرة
رياضيا، ترتبط دالة الطاقة المحتملة بموضع توازن النظام. لذلك، يمكن أيضًا تعريف التوازن غير المستقر بالطاقة الكامنة.
تكون نقطة التوازن غير مستقرة إذا كانت دالة الطاقة الكامنة لها قيمة عظمى عند هذه النقطة، أي إذا كانت المشتقة الثانية للطاقة الكامنة سالبة عند هذه النقطة.
إذا كنت لا تفهم هذا التعريف جيدًا، فلا تقلق، لأنك تحتاج إلى معرفة متقدمة بالرياضيات لإتقان المشتقات. الشيء المهم هو أن تفهم مفهوم التوازن غير المستقر. وبهذا المعنى، تذكر أنه إذا كان لديك أي أسئلة يمكنك طرحها أدناه في التعليقات.